FLAK – der Wert der Flexibilität in der Stromproduktion

Die Energiewelt ist im Umbruch. Strom fällt vermehrt aus unflexiblen Wind- und Solarkraftwerken an, die dann produzieren, wenn der Wind bläst oder die Sonne scheint. Um dies auszugleichen, sind flexible Produktionsanlagen gefragter denn je. Die BKW hat ihre unflexiblen Laufwasserkraftwerke in einem Pool zusammengeschlossen und sie flexibilisiert. Bezog sie bisher Ausgleichsenergie für Abweichungen zwischen Prognose und Produktion der Laufwasserkraftwerke, setzt sie diese nun ein, um Schwankungen im Stromnetz auszugleichen. Damit leistet sie einen Beitrag zur Energiezukunft.

Die Wurzeln der BKW liegen in der Stromproduktion aus Wasserkraft. Ein Jahr nach ihrer Gründung nahm ihre Vorgängergesellschaft 1899 mit dem Elektrizitätswerk Hagneck das erste Wasserkraftwerk in Betrieb. Im Lauf der Jahre kamen weitere Laufkraftwerke dazu. Heute sind es rund 30 Anlagen, die die BKW unter anderem entlang der Flussläufe von Simme, Kander und Aare betreibt. «Seit teilweise mehr als 100 Jahren produziert die BKW hier Strom, stets nach dem Grundsatz, mit jeder Anlage die maximale mögliche Menge an Strom zu erzeugen», sagt Manuel Fischer, Senior Asset Manager.

Altes Wasserkraftwerk Hagneck
Hagneck: Das erste Wasserkraftwerk der BKW.

Eine Welt im Wandel

In den 2000er-Jahren kam es in der bis dahin stabilen Energiewelt zu ersten Anzeichen des Umbruchs. Ein vermehrtes Bewusstsein für die Nachhaltigkeit und politische Entscheidungen führten zur Förderung und damit zum immer stärkeren Ausbau der neuen erneuerbaren Energieproduktion. Diese bringt viele Vorteile mit sich. Im Vergleich zu Gas- oder Kohlekraftwerken, die sie mittelfristig ersetzen soll, ist sie insbesondere wesentlich umweltfreundlicher: Im Betrieb stossen Wasser-, Wind- und Solarkraftwerke kein CO2 aus. Die Kehrseite der Medaille: Die Wasserkraftproduktion variiert je nach Jahreszeit und meteorologischen Verhältnissen, ein Windkraftwerk produziert nur Strom, wenn der Wind bläst, eine Solaranlage vor allem dann, wenn die Sonne scheint. «Heute lässt sich die erwartete Produktion dank entsprechenden Instrumenten und Prognosen zwar immer besser voraussehen. Steuern lassen sich solche Anlagen jedoch nur sehr beschränkt. Somit gelten sie aus Marktsicht als unflexible Kraftwerke», erklärt Othmar Schuler, Leiter Intraday Handel & Energy Logistics.

Mit dem steigenden Anteil inflexibler Produktion stieg gleichzeitig die Nachfrage nach und der Wert von Flexibilität im Kraftwerkspark. Damit gingen zwei Anforderungen einher: Erstens, möglichst nahe an Prognose zu produzieren und zweitens, die Möglichkeit, Schwankungen von unregelmässig produzierenden Kraftwerken auffangen zu können.

Sonnen- und Windkraftwerk
Wind- und Solarkraftwerke können ohne CO2-Ausstoss betrieben werden – aber nur, wenn der Wind bläst beziehungsweise die Sonne scheint.

Neue Denkweise

Bei der BKW waren dies die Zielsetzungen des Projekts FLAK: Flexibilisierung Laufwasserkraftwerke. «FLAK stellte gleichzeitig eine neue Denkweise dar, denn Laufwasserkraftwerke galten bisher als unflexible Kraftwerke: Je höher der Zufluss, desto grösser war die Stromproduktion. Nun suchte man nach Lösungen, um stattdessen zum sinnvollsten Zeitpunkt Strom zu produzieren», so Manuel Fischer. Gemäss den beiden Zielsetzungen bedeutet «sinnvoll»: Den Strom so zu produzieren, wie man ihn prognostiziert hat, beziehungsweise dann zu produzieren oder eben nicht zu produzieren, wenn dies nötig ist, um eine Minder- oder Mehrproduktion von anderen Kraftwerken ausgleichen zu können.

Der Stromhandel der BKW meldet jeweils am Vortag die geplante Produktion an die nationale Netzbetreiberin Swissgrid. Letztere hat die Aufgabe, für die Stabilität im Schweizer Stromnetz zu sorgen, also dafür, dass immer gleich viel Strom produziert und verbraucht wird. Solange die Produktion in den Laufwasserkraftwerken gemäss dem Grundsatz der maximalen Produktion pro Anlage erfolgte, gab es teilweise bedeutende Abweichungen zwischen den Prognosen und der effektiven Produktion. Dies führte zu Instabilität im System, welche die Swissgrid beheben musste und der BKW dafür Ausgleichsenergie in Rechnung stellte.

Intelligente Steuerung der Kraftwerke

«Mit FLAK existiert nun eine direkte Verbindung zwischen der Prognose im Handel und der Produktion bei den Laufwasserkraftwerken», sagt Othmar Schuler. Bei diesen wurde ein Regler installiert, der eine intelligente Steuerung ermöglicht. Das heisst: Die Laufwasserkraftwerke produzieren möglichst entlang der vorgängig erstellten Prognose. Der Schlüssel dafür ist nicht das einzelne Kraftwerk, sondern deren Zusammenschluss.

Darstellung Ausgleichsenergie mit und ohne FLAK
Weil die Produktion näher an der Prognose liegt, braucht es weniger Ausgleichsenergie.

Verschiedene Laufwasserkraftwerke der BKW verfügen über einen gewissen Anteil an Flexibilität. So beispielsweise das Wasserkraftwerk Spiez, das mit dem Spiezmoosweiher über einen Speicher verfügt. Dasselbe gilt für das Wasserkraftwerk Mühleberg und den dadurch aufgestauten Wohlensee. «Mit FLAK wird nun nicht mehr die Produktion des einzelnen Kraftwerks optimiert, sondern die gesamte Kraftwerkskaskade so gesteuert, dass die Produktion möglichst genau so ausfällt wie prognostiziert», erklärt Manuel Fischer. Dabei können Kraftwerke wie Spiez oder Mühleberg mit ihren Speichervolumen unvorhergesehene Schwankungen innerhalb der Kraftwerkskaskade auffangen. Dank FLAK wird so aus einer Reihe unflexibler Kraftwerke ein flexibler Kraftwerkspool.

Wasserkraftwerk Spiez mit Spiezmoosweiher
Das Wasserkraftwerk Spiez verfügt mit dem Spiezmoosweiher über einen Speicher, der Flexibilität ermöglicht.

Beitrag zur Energiewende

Dank FLAK können aber nicht nur Produktionsschwankungen innerhalb des Kraftwerkspools ausgeglichen werden. «Statt von der Swissgrid nur Ausgleichsenergie für Abweichungen von der Prognose kaufen zu müssen, erbringt die BKW mit ihrem Kraftwerkpool nun auch selbst Systemdienstleistungen», so Othmar Schuler. Das bedeutet, dass die BKW eine gewisse Leistung vorhält und der Swissgrid dann zur Verfügung stellt, wenn sie gebraucht wird, um Schwankungen – beispielsweise von Wind- und Solaranlagen – auszugleichen. Möglich ist auch dies nur durch den Zusammenschluss der Kraftwerke, weil die Produktion dadurch flexibel wird und sich steuern lässt. In den Kraftwerkpool lassen sich auch weitere kleinere neue erneuerbare Anlagen aufnehmen und dadurch zusätzlich unflexible Produktion ausgleichen. So leistet die BKW mit FLAK einen Beitrag zur Stabilität im Stromnetz – und zum Gelingen der Energiewende.

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